物聯網應用在各個行業中突飛猛進地發展,具有從個人到工業領域的眾多用例。然而,技術進步使得選擇無線連接來設計專注于特定行業需求的特定應用變得困難。在此博客中,我們將更清楚地介紹可能的選項。我們將為每種流行的無線技術提供各種技術措施,并對其進行廣泛的分類。在此基礎上,您可以決定哪種無線技術最適合您的 IoT 解決方案。該博客還將重點介紹每種技術的簡要背景、每種協議的優勢以及核心應用領域。
做出決策的一些廣泛參數如下:
行業應用類型
輕松訪問技術和硬件可用性
射頻頻段操作和應用范圍
解決安全問題
技術支持
數據速率
1. 藍牙低功耗 (博美)
藍牙經典, BLE的前身 由于其在智能手機中可用于音樂流,音頻通話而廣受歡迎。藍牙標準規范由特別興趣小組(SIG)管理,該小組發布了藍牙5.0的最新規范。
BLE 5.0 在物聯網世界中變得越來越突出,因為它具有顯著的良好連接范圍以及將網格配置文件包含在標準規范中.由于各種半導體公司主要采用BLE, 它是不同消費行業中個性化物聯網解決方案的首選無線連接.
BLE的使用變得越來越流行,因為不同的行業正在采用基于BLE的應用程序并從中受益。讓我們以一些行業應用程序變得非常流行為例, 使用 BLE 信標的資產跟蹤解決方案.物聯網網關在整個解決方案中起著非常關鍵的作用。另一個行業例子是在醫療保健領域,醫院可以使用BLE信標腕帶供患者跟蹤他們的運動, 制造單元,他們可以使用BLE信標跟蹤材料的運動.BLE網關可以收集員工的職位并向移動或云應用程序報告.
如今, 在引入 BLE 5.0 網格配置文件之后,資產跟蹤解決方案正在與 BLE 網格一起制作.樓宇自動化、商業照明和傳感器網絡是使用 BLE 5.0 網格的主要領域。
BLE也可用于需要設備和智能手機之間直接通信的應用。例如, 在跟蹤大型商店特定部門的客戶流量時, BLE信標可用于與客戶的智能手機進行交互以獲取流量數據.另一個例子是可穿戴智能設備,例如健身追蹤器——用戶的智能手機將直接與追蹤器交互以檢索健身數據。
以下是低功耗藍牙 (BLE 5.0) 的各種技術參數:
認證 | 覆蓋 | 拓撲學 | 數據速率(最大) | 頻率范圍 | 主要應用 | 安全功能 |
---|---|---|---|---|---|---|
是的 | 長達 100m | 廣播、點對點、網格 | 2 兆字節 | 2.4 GHz 電磁防護系統 | 需要連續數據流的用例,例如耳機、健身手環、無線揚聲器、交互式顯示、資產跟蹤 | CCM 模式下的 128 位 AES,應用層中的用戶定義 |
2. 鋸齒形
ZigBee協議早在工業自動化中物聯網出現之前(1990年左右)就被使用。ZigBee在工業自動化中很受歡迎,因為它有效地創建了無線傳感器的無線個人局域網(WPAN)。ZigBee聯盟成立于2005年,宣布了第一個ZigBee規范1.0。在此之前,ZigBee協議以IEE802.15.4-2003規范而聞名。ZigBee聯盟成立后,發布了進一步的規范修訂版,最新的ZigBee 3.0。
ZigBee支持適應性強的占空比,低覆蓋無線電和低數據速率,有助于實現超低功耗和效率。ZigBee的這一特性使其成為大規模創建WPAN的最突出標準。它支持網絡中的 65535 臺設備,以創建需要大型網絡的應用程序。ZigBee還支持各種拓撲結構,如星形和點對點。
Zigbee技術與其他物聯網協議相比的優勢
該堆棧在所有層都是標準化的,這有助于跨不同供應商的集成
支持高度可擴展的網狀網絡(數千個)以及自我修復功能
低能耗
以下是ZigBee的各種技術參數:
認證 | 覆蓋 | 拓撲學 | 數據速率(最大) | 頻率范圍 | 主要應用 | 安全功能 |
---|---|---|---|---|---|---|
是的 | 100米 | 星形、網格和集群樹拓撲 | 250 千比特/秒 | 2.4 GHz 電磁防護系統 | 低功耗和可承受低數據速率應用,如家庭自動化、工業自動化、智能照明和樓宇自動化 | 在協議棧中具有專用的網絡和安全層 |
3. Z波
Z-Wave主要用于家庭自動化應用。Z-Wave由丹麥公司Zensys于1999年推出。它支持網狀網絡來通信設備到設備。Silicon Labs維護Z-Wave規范,并提供支持Z-Wave的芯片。Z-Wave 主要用于家庭自動化應用,因為它在網狀網絡中最多支持 232 個節點,與其他協議相比,這個節點非常少。有兩種類型的設備,控制器和從設備??刂破魍ǔ_B接到互聯網,并用作通過互聯網遠程訪問從屬設備的網關。
要使用Z-Wave制造產品,需要從Silicon Labs購買芯片,從Z-Wave Alliance購買Z-Wave堆棧。此外,制造的產品需要 Z-Wave 聯盟的認證。
以下是Z-Wave協議的各種技術參數:
認證 | 覆蓋 | 拓撲學 | 數據速率(最大) | 頻率范圍 | 主要應用 | 安全功能 |
---|---|---|---|---|---|---|
是的 | 100米 | 網孔 | 100 千字節 | 800-900兆赫 | 主要是家庭自動化 | Z-Wave 聯盟 S2 安全性 |
4. 螺紋
線程是物聯網協議歷史上的最新發明。它是一種基于 IPv6 的低功耗網狀網絡協議,適用于物聯網。2014年,Thread Group宣布成立。蘋果公司于 2018 年 8 月加入 Thread Group,這為獲得 Thread 協議的普及帶來了希望。
Thread在較低層使用6LoWPAN,并像其他協議一樣在2.4 GHz ISM頻段上運行。線程在網絡層和應用層之間具有清晰的分離。事實上,Thread 通過提供在 IPv6 上路由數據報的策略來定義網格。線程協議不跟蹤應用程序層狀態。在應用層,可以使用像CoAP這樣的協議。因此,Thread 與標準 TCP/IP 協議匹配,其中網絡層和應用層不同。
線程協議更適合需要使用多個應用協議的系統。應用層應該有低數據速率需求,并且應該支持IPv6,這是最低要求。
在線程協議中,有一個稱為邊界路由器的邊緣路由器和多個從屬或終端設備。邊界路由器具有互聯網連接,并用作遠程訪問終端設備的網關。如果在網狀網絡中使用全局 IPv6 地址,則可以使用其 IPv6 地址直接訪問網狀網絡中的任何終端設備。線程網絡中沒有單點故障。網絡會自動修復。
最近,Thread Group 發布了 1.2 版本的 Thread 協議。線程協議正在住宅和商業環境中使用。為了進一步擴展線程協議的商業用途,Thread 1.2 添加了商業擴展并改進了特定功能。商業擴展對調試過程、能夠在網絡上連接的設備數量以及這些網絡的配置和管理方式進行了一些重要的改進。
以下是線程協議的各種技術參數:
認證 | 覆蓋 | 拓撲學 | 數據速率(最大) | 頻率范圍 | 主要應用 | 安全功能 |
---|---|---|---|---|---|---|
是的 | 100米 | 網孔 | 250 千字節 | 2.4 GHz 電磁防護系統 | 家庭自動化和商業應用 | 內置安全性和設備身份驗證 |
雖然上述信息非常有用,但由于它依賴于多個方面,但決定為您的應用選擇低功耗無線技術仍然具有挑戰性,有時甚至是壓倒性的。
審核編輯:郭婷
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